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万联视野│数字社会的基座!光通信的五个发展趋势

来源:乐鱼真人    发布时间:2023-12-27 00:39:10

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  在消费互联网取得巨大成功的基础上,我们开辟了行业互联网这个新蓝海,并据此提出了数字化的经济和数字化转型战略。

  于是,无数的行业数字化场景(例如智慧工厂、智慧物流、智慧文旅等)涌现出来,加速了海量数据的产生。

  现如今,光纤已是我们整个数字社会的底座基石。它就像血管,不断输送着数以EB、ZB的数据,连接世界,创造价值。

  光通信的第一个任务,就是传输数据。而面临数据增长,为了尽最大可能避免拥塞,光通信必须紧跟需求发展,持续扩增自己的带宽和容量。

  目前,光通信扩增自身传输能力的方法非常明确,就是两条:一,继续提升单波容量,相当于把路修宽。二,升级所有的路由交换节点,实现高速公路的点对点直达(避免换乘)。

  经过数十年的苦心经营,国内运营商当前骨干网已达到了单波100Gbps的水平。下一步的发展目标,是单波400Gbps。而制约这一目标的主要障碍,是成本,尤其是光模块这样的核心器件的成本。除了400G之外,处于研发和试验阶段的,是800G和1.2T。

  想要实现单波速率提升,主要有两个办法:采用更高阶的调制方式、提升波特率。

  除了提升单波容量之外,想要增加单根光纤的传输速率,就只能让这根光纤传输更多的波。想要更多的波,就只能进一步扩展光通信的频谱带宽。

  光通信其实和无线通信一样的,也是依赖频谱资源。我们在一根光纤中传输不同频段的光,在考虑保护间隔的前提下,可用的频谱带宽越大,能传的光的波数越多,容量也就越大。

  一般情况下,波道采用C波段,频谱资源是4THz。扩展为CE波段后,频谱资源增加20%,为4.8THz。如果采用C++波段,是6THz。如果采用C+L波段,是11THz,相比C波段提升了175%。如果按照单波400G的速率,C++波段(80个波),那么,骨干传输容量能提升到400G×80个波=32Tbps。

  除了提升速率带宽之外,另一个能力提升的手段,就是交换节点的升级扩容,这也是全光网2.0的精髓所在。

  光通信的发展目标,是替换所有的电通路。换句话说,所有的数据传输,全部应该由光通路完成。光纤不仅要铺到家庭,还要铺到每个房间,每个PC,每台电视,每个冰箱。所有固网接入,全部替换为光,消灭网口。

  此外,在设备的内部,也要摈弃光电转化,直接光路到元件、到芯片。芯片与芯片之间,芯片内部之间,也全部光路。这是光通信的终极发展目标。

  未来,全光波长交换的发展思路就是——向上和向下。一方面,满足小颗粒度的交换和调度(面向行业需求、切片)。另一方面,满足大颗粒的交换和调度(面向骨干网容量扩增)。

  作为行业最大的甲方,运营商控制成本最有效的手段,就是扶持产业链。一项技术越成熟,越开放,做的厂商越多,就越有可能压低价格,最终实现“白菜价”。

  而在光通信领域,国内三家运营商互不相让,选择了不同的技术体系,让产业链左右为难。随技术标准的争夺日趋激烈,产业链还在观望,举棋不定。

  在国企稳增量、杜绝恶意竞争、防止国有资产流失的大背景下,未来,光通信技术路线的妥协归一,是大势所趋。在运营商“开源、解耦”的摇旗呐喊下,光通信设施走向灰盒化、白盒化,也是必然的。

  光本来就是节能的技术。传输网中,光域的占比越高,整体的能耗就越低。尤其是WDM向ROADM全光交换演进之后,能耗还能逐步降低。光通信技术本身的降能耗潜力有限。于是,运营商的办法是网络至简。也就是说,尽可能让整个传输网变得简单,减少设备数量,提升设备能力,以此来削减运维成本。

  以中国电信为例。当前的中国电信传输网络,从宏观上分为四层,从上到下,分别是国干(一干)、省干(二干)、城域、接入。电信的想法,是直接把它们干成两层——国干和省干融合,城域和接入融合,变成“骨干+城域”的两层架构。这样一来,设备数量肯定是减少了,不仅节约了硬件成本,还减少了空间占用和电费开支,以及人力投入。

  扁平化后的传输网,将从树型架构变成MESH网状架构。这是一次革命性的创新,也是一次艰巨的挑战。对于网络来说,这相当于是一次脱胎换骨的手术。

  城域全光的一个特点,就是OTN这种昂贵的设备下沉,从仅用于骨干,变成了城域也有。城域WDM,也将在成本进一步下降后,下沉到城域边缘。城域全光网,包含了城域核心、汇聚、接入三层。高性能设备的下沉,意味着城域网的定位和服务对象,将会发生明显的变化。

  一直以来,运营商们都希望凭借城域接入技术在C端的成功,将经验复制到B端,打开新的市场。而升级之后,运营商的城域全光网,将实现对移动(基站)、家庭宽带、政企用户、云业务(数据中心)的全面融合承载,也就是“一网通吃”。

  政企行业用户的光接入需求中,需要我们来关注的是工业互联网场景。这类场景对传输带宽、确定性时延、安全性、可靠性要求最高,场景复杂,挑战很大。

  基于OSU的M-OTN技术体系,就是基于政企用户场景的需求,被提出来的。它能支持小带宽颗粒多业务承载,满足行业应用的小颗粒低成本传输。

  城域全光网和云网融合关系紧密。它不仅和数据中心有交集,更是运营商切入政企客户云业务的抓手。例如,运营商能够最终靠提供光宽带接入,搭配云专线业务,甚至兜售自己的云服务。

  实现集中管理后,运营商通过引入AI人工智能技术,还有大数据技术,能轻松实现对整个传输网络的智能运营。这就像是一个全国级的交通调度中心,而且,这个中心还是基于AI算法的,潜力极大。

  借助AI,网络本身将具备极强的网络自愈能力。出现一些明显的异常问题时,AI能够直接进行快速响应和链路调度,减少业务的中断时长,甚至让客户根本感知不到故障曾经发生过。

  通信网络的绿色节能,不再是一句公益口号。它牵扯到运营商重要的政治任务——那就是服务于国家的“双碳”战略。

  光通信经过30多年的发展,系统已经相对成熟,更大的创新将是产业突破发展瓶颈的必由之路,与此同时,整个社会对技术理论的关注已上升到前所未有的程度。光通信早已成为人类日常生活和工作不可或缺的组成部分,产业界今天的选择将影响未来10~20年发展道路,应对好这些挑战,让光通信产业得以持续健康发展,让人们能持续享受光通信带来的便利,考验的是整个产业界的使命感与政治智慧。

  武汉一网万联科技有限公司(简称“一网万联”)成立于2018年,总部在武汉东湖新技术开发区(“武汉·中国光谷”),是一家专注全光纤网络(CNFTTD,光纤到桌面)解决方案,研发、生产及销售光纤到桌面系列新产品的高科技企业。

  一网万联团队核心成员具有十五年以上光纤到户(FTTH)标准制定、系统模块设计、工程项目施工经验,十分熟悉无源光网络(PON)技术的发展历史,以及无源光局域网(POL)技术的发展的新趋势,通过深入调研,大胆创新,在业界率先提出了全光纤网络(CNFTTD)解决方案,从理论上、技术上、工程上、经济上解决了光纤到桌面(FTTD)技术大规模普及应用的难题。

  一网万联提供全光纤网络(CNFTTD)解决方案的咨询、设计与实施;同时提供OLT、ODF、ONU、光分路器、86面板型ONU、半球ONU、半球光纤收发器等光纤到桌面系列产品。

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  一网万联坚信:光纤到桌面(FTTD)是信息网络发展的必然趋势。我们十分期待与广大合作伙伴精诚合作,将信息高速公路修到世界的每一个角落,让天下的网络畅通无阻!